[논문 리뷰] The Morphological Type Dependence of K-band Luminosity Functions

Nick Devereux, Paul Hriljac외 3명|ArXiv.org|2009. 02. 04.

Infrared Target Detection Methodologies참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 2MASS 조사 자료를 이용해 주변 은하에 대해 최초로 형태학적으로 분리된 K-band 등급함수를 제시하며, 이는 저등급 등급에서 상승하는 거듭제곱법 함수를 따르는 늦은 유형의 나선은하와 반면, 초기 유형 은하(타원은하, 렌티큘러 은하, 복합체 지배 나선은하)는 고등급 및 저등급 등급에서 모두 감소하는 피크를 이룬 함수를 보임을 드러낸다. 핵심적으로 각 허블 유형이 국소 K-band 등급함수와 항성 질량 밀도에 약 1:1로 기여함을 보여, 이전에 형태학적 동질성에 대한 가정을 도전한다.

ABSTRACT

Differential 2.2um (K-band) luminosity functions are presented for a complete sample of 1570 nearby Vgsr < 3000 km/s, where Vgsr is the velocity measured with respect to the Galactic standard of rest), bright (K < 10 mag), galaxies segregated by visible morphology. The K-band luminosity function for late-type spirals follows a power law that rises towards low luminosities whereas the K-band luminosity functions for ellipticals, lenticulars and bulge-dominated spirals are peaked with a fall off at both high and low luminosities. However, each morphological type (E, S0, S0/a-Sab, Sb-Sbc, Sc-Scd) contributes approximately equally to the overall K-band luminosity density in the local universe, and by inference, the stellar mass density as well.

연구 동기 및 목표

• 완전하고 근접한 샘플을 사용하여 가시형태에 따라 분류된 은하에 대한 기준 K-band 등급함수를 수립하기 위해.
• 형태학적 유형이 K-band 등급함수의 형태와 정규화에 어떻게 영향을 미치는지 조사하기 위해.
• 국소 우주에서 각 허블 유형이 총 K-band 등급함수 및 항성 질량 밀도에 기여하는 정도를 규명하기 위해.
• 이전 연구에서 넓은 초기/늦은 유형 그룹화를 사용함으로써 발생한 모순을 해결하기 위해, 더 세밀한 형태학적 분류를 사용하기 위해.

제안 방법

• HYPERLEDA에서 추출한 볼륨 제한 샘플(K10/3000)로, 1604개의 근접 은하(Vgsr ≤ 3000 km/s, |b| > 10°, K ≤ 10 mag)를 선별하고, 2MASS 확장 소스 카탈로그와 교차 매칭하였다.
• 일관성과 흡착 효과를 최소화하기 위해, K-band 등급은 20 mag/arcsec² 타원형 이소포트(기호 k-m-k20fe) 내에서 측정되었다.
• 비모수적 최대우도 방법(Choloniewski, 1986)을 사용하여 등급함수를 계산하여, 구간 분할에 의한 편향을 최소화하였다.
• de Vaucouleurs(1959) 체계에 따라 가시형태에 따라 은하를 분류하였으며, E, S0, S0/a–SAb, Sb–Sbc, Sc–Scd 유형을 별도로 분석하였다.
• 등급함수의 적분을 통해 등급밀도를 계산하였고, 거의 일정한 K-band M/L 비율(~7% 유형 간 변동)을 가정하여 항성 질량 밀도를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 K-band 등급함수의 형태는 어떤 허블 형태학적 유형 간에 어떻게 달라지나?
• RQ2 국소 우주에서 총 K-band 등급함수 밀도의 몇 퍼센트가 각 형태학적 유형에 의해 기여되는가?
• RQ3 초기 유형과 늦은 유형 은하의 등급함수는 형태 측면에서 유의미하게 다를까? 만약 그렇다면, 어떻게 다를까?
• RQ4 넓은 초기/늦은 유형 그룹화와 비교할 때, 형태학적 분류는 총 K-band 등급함수의 해석에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• 늦은 유형 나선은하(Sc–Scd)는 저등급에서 상승하는 거듭제곱법 등급함수를 보이며, 어두운 디스크 지배 천체의 밀도가 높음을 시사한다.
• 타원은하, 렌티큘러 은하(S0), 복합체 지배 나선은하(S0/a–Sbc)는 고등급 및 저등급에서 모두 감소하는 피크를 이룬 등급함수를 보이며, 더 진화된 밀도 높은 별집단을 반영한다.
• 각 형태학적 유형(E, S0, S0/a–SAb, Sb–Sbc, Sc–Scd)은 총 K-band 등급함수 밀도의 약 16–22% 기여하며, 초기 유형 시스템의 총 기여는 약 68%이다.
• 총 K-band 등급함수 밀도는 (5.8 ± 1.2) × 10⁸ h L⊙ Mpc⁻³이며, 유형 간 K-band M/L 비율에 대한 변동이 극히 미미(≤7%)하여 각 유형이 항성 질량 밀도에 동일한 기여를 한다고 볼 수 있다.
• 이전 연구에서 은하를 넓은 초기/늦은 유형 그룹으로 묶은 바와는 정반대로, 이러한 그룹화는 등급함수 형태의 중요한 형태학적 차이를 가림으로써 왜곡된 결과를 낳는다.
• 왜소 타원은하는 별도의 등급함수를 가지며, 이는 이전 연구 결과와 일치하며, 별도의 형성 경로를 나타낼 수 있다.